KR101200415B1

KR101200415B1 - 화상형성장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101200415B1
Application number: KR1020070107782A
Authority: KR
Inventors: 신이치 히사토미
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2012-11-13
Also published as: KR20090041966A; US20090110422A1; CN101419417A; CN101419417B; US8229308B2

Abstract

공급토너 농도를 조절함에 있어서 토너 농도 검출시 사용되는 토너 소모를 줄임과 아울러 하프톤 재현성이 개선된 구조의 화상형성장치 및 그 제어방법이 개시되어 있다.

이 개시된 화상형성장치는 인쇄 될 화상의 농도를 검출하는 농도 검출기와; 농도 검출기의 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량 조정과 함께 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 화상농도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 개시된 화상형성장치의 제어방법은 인쇄될 화상의 농도를 검출하는 단계와; 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량을 조정하는 단계와; 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성장치 및 그 제어방법{Image forming apparatus and control method of the same}

본 발명은 현상기에서 공급되는 토너 농도를 조절할 수 있도록 된 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공급토너 농도를 조절함에 있어서 토너 농도 검출시 사용되는 토너 소모를 줄임과 아울러 하프톤 재현성이 개선된 구조의 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이성분 방식의 화상형성장치는 화상을 형성하는 토너와 상기 토너를 자기력에 의하여 운반하는 캐리어로 구성된 현상제를 통하여 인쇄매체에 토너 화상을 형성한다. 이 화상형성장치는 인쇄시 일정하게 토너를 공급하기 위하여, 토너 농도 즉, 현상제를 구성하는 토너와 캐리어의 혼합비를 조절 제어할 것이 요구된다.

종래의 일 예에 따른 토너 농도 제어 방식으로서, 인쇄되는 화상의 화소수를 계수하고, 이 계수된 화소수에 따라 토너 공급 구동원의 구동 시간을 제어하여 토너를 공급하는 방식이 개시된 바 있다. 한편, 이 개시된 방식은 토너의 소모량을 화소수에 근거하여 예측하는 방식이므로, 화소수에 대응하여 예측한 토너 소모량과 실제 공급된 토너량 사이에 오차가 있는 경우에, 장시간 토너 공급 동작을 수행하면 토너 농도가 한계까지 증가 또는 감소되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 다른 예에 따른 토너 농도 제어 방식으로, 상기한 방식에 패치 패턴을 이용하여 토너 농도를 검출하는 방식을 부가하는 구성이 개시된 바 있다.

이 개시된 구성은 감광체나 중간 전사체상에 농도 검출용의 패치 패턴을 형성하고, 상기 패치 패턴의 농도를 검출하는 것에 의하여 토너 농도의 변화를 감지함으로써 토너 공급량을 조정하는 방식이다. 이 경우 출력 화상의 농도를 일정하게 유지하게 위하여 농도 검출 과정을 자주 수행하여야 하는 바, 패치 패턴을 자주 형성할 필요가 있다. 하지만, 농도 검출용의 화상 패턴을 자주 형성하면, 그 만큼 토너 소모가 증가되어, 화상 형성에 직접 기여하는 토너량이 줄어들게 되는 문제점이 있는 바 패치 패턴 형성 주기를 최적화할 필요가 있다.

또한, 현상기에서 공급되는 토너 농도와 인쇄매체에 형성되는 화상 농도의 관계를 살펴보면, 토너 농도가 높아지면 화상 농도도 높아지고, 토너 농도가 낮아지면 화상 농도도 낮아진다. 따라서, 상기 패치 패턴을 검출한 결과, 화상 농도가 낮다고 판단시 상기 화소수에 근거한 토너 공급량에 보정을 더해 이전보다 많은 양이 공급되도록 제어하고, 화상 농도가 높다고 판단시 화소수 계수값에 대해 공급량을 이전보다 적게 되도록 보정함으로써 제어한다.

그러나, 이와 같은 보정을 하더라도, 실제의 토너 소비량과 공급량에 차이가 있고, 이 상태로 인쇄를 계속하면 점차 토너 농도가 목표치보다 높아지거나 낮아지 게 되어 화상 농도가 불균일하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 방식에 있어서, 토너 공급량 조정은 룩업 테이블화 된 데이터를 활용함으로써 수행될 수 있다. 즉, 감지된 패치의 농도변화에 따라 룩업테이블 값 중 활용되는 값의 범위를 변경함으로써 토너 공급량을 조절한다. 한편, 패치 패턴의 농도가 목표 농도 보다 낮거나 높은 값으로 판단 된 시점과 실제로 농도가 목표 농도에 도달하는 시점 사이에는 시간지연이 발생되는 문제점이 있다.

이를 방지하기 위한 방식으로, 패치 패턴의 농도 검출 후에 잠시 화상형성 동작을 중단하고, 패치 농도가 목표 농도보다 낮은 경우에는 강제적으로 토너를 공급하고, 반대로 패치 농도가 목표 농도보다 높은 경우에는 강제적으로 토너를 소모시키는 방식이 있다. 한편, 이 경우 화상형성 동작이 장시간 중단되어 화상형성시 소요되는 시간이 증가되는 문제점과, 강제적인 토너 소모를 수반하므로 토너 낭비가 커지는 단점이 있다.

또한, 종래의 또 다른 예에 따른 토너 농도 제어방식으로, 일정한 화상 농도를 유지하면서 급격한 농도 변화를 방지할 수 있도록 된 현상 바이어스를 이용한 방식이 개시된 바 있다.

이 개시된 방식은 패치 패턴을 이용하여 농도를 검출하고, 인가되는 현상 바이어스 조절을 통하여 화상 농도 보정을 수행한다. 이 방식은 현상제의 환경 변화나 수명에 의한 열화 등의 요소를 현상 바이어스만으로 조정하므로, 현상 바이어스의 가변 범위를 크게 설계해 두지 않으면 안 된다. 그러나, 현상 바이어스를 너무 높게 설정하면, 토너 현상시 캐리어가 토너와 함께 감광체에 현상되어 캐리어가 소 진됨과 아울러 화상 불량을 초래하는 문제가 있다. 한편, 현상 바이어스를 너무 낮게 설정하면, 하프톤의 재현성이 나빠지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 공급 토너의 농도를 조절함에 있어서 현상 바이어스의 조정을 병행하여, 토너 농도 검출시 사용되는 토너 소모를 줄임과 아울러 하프톤 재현성이 개선된 구조의 화상형성장치 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화상형성장치는,

인쇄 될 화상의 농도를 검출하는 농도 검출기와; 상기 농도 검출기의 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량 조정과 함께 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 화상농도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 화상농도 제어부는 소정 기간마다 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 화상농도 제어부는 상기 변경된 현상 바이어스가 토너 공급 구동원의 구동시간 조정에 따른 토너 공급량이 목표 농도에 도달하기까지 소요되는 시간 동안 점진적으로 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어할 수 있다.

여기서, 상기 변경된 현상 바이어스가 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되는 시점은 현상위치에서 상기 토너 공급량 조정을 통한 화상의 농도가 목표 농도에 도 달되는 시점인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변경된 현상 바이어스는 현상위치에서 소정 기간 동안 공급되는 토너의 누적량에 반비례하여 변화되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소정 기간은, 인쇄 매수, 인쇄 화상의 화소수를 누적한 계수값, 토너 공급량을 누적한 정보 중 적어도 어느 하나에 의하여 결정된다.

그리고, 상기 토너 공급량 누적 정보는 토너 공급 구동원의 구동시간 또는 동작 횟수를 누적함에 의하여 산출된다.

그리고, 상기 농도 검출기는 감광체 또는 중간 전사체 상에 형성되는 소정 패치 패턴으로부터 화상 농도를 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 화상형성장치는 인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하는 계수기와, 상기 계수 결과에 근거하여 토너를 공급하는 토너공급 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치의 제어방법은,

인쇄될 화상의 농도를 검출하는 단계와; 상기 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량을 조정하는 단계와; 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소정 기간마다 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제어단계는, 상기 변경된 현상 바이어스가 토너 공급 구동원의 구동시 간 조정에 따른 토너 공급량이 목표 농도에 도달하기까지 소요되는 시간 동안 점진적으로 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어한다.

또한, 상기 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되는 시점은 현상위치에서 상기 토너 공급량 조정을 통한 화상의 농도가 목표 농도에 도달되는 시점인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 변경된 현상 바이어스는, 현상위치에서 상기 소정 기간 동안 공급되는 토너의 누적량에 반비례하여 변화되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소정 기간은, 인쇄 매수, 인쇄 화상의 화소수를 누적한 계수값, 토너 공급량을 누적한 정보 중 적어도 어느 하나에 의하여 결정될 수 있다.

그리고, 상기 화상 농도 검출단계는, 감광체 또는 중간 전사체 상에 소정 패치 패턴을 작성하고, 상기 패치 패턴의 농도를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 다른 화상형성장치의 제어방법은 인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하고, 상기 계수결과에 근거하여 토너 공급량을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성장치 및 그 제어방법은 인쇄될 화상의 농도 검출 결과를 기초로 하여, 토너 공급량 조정을 수행함과 동시에 현상 바이어스를 변경함으로써 화상 농도를 직접적으로 조정함으로써, 시간 지연 문제를 야기하지 않는다. 또한, 화상 농도 검출을 위하여 사용되는 패치 패턴의 검출 주기를 대략 50 내지 100매 단위로 길게 설정함으로써, 패치 패턴의 농도 검출 을 위하여 소모되는 토너량을 줄일 수 있다. 그리고, 소정 기간마다 조정된 현상 바이어스를 서서히 점진적으로 기준 현상 바이어스로 복귀되는 방향으로 조정하는 것에 의해서, 농도 패치 검출 후부터 다음의 농도 패치 검출까지의 사이의 구간에서 안정된 화상 품질을 유지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치 및 그 제어방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치가 적용된 전자사진방식의 칼라 프린터를 보인 개략적인 도면이다.

도면을 참조하면, 전자사진방식 칼라 프린터(1)는 인쇄매체(M)를 공급하는 매체공급유니트(10)와, 이 공급되는 인쇄매체(M)에 대하여 전사사진방식으로 칼라 화상을 형성하는 화상형성부(20)와, 이 형성된 칼라 화상을 인쇄매체(M)에 전사하는 전사유니트(30)와, 인쇄매체(M)에 전사된 토너 화상을 정착시키는 정착유니트(40) 및, 인쇄매체를 배출하는 매체배출유니트(50)를 포함한다.

상기 화상형성부(20)는 감광매체(21)와, 상기 감광매체(21)를 소정 전위로 대전시키는 대전부재(23)와, 감광매체(21)에 잠상(latent image)을 형성하는 노광유니트(25)와, 상기 감광매체(21)에 형성된 정전잠상에 대해 가시화상을 현상하는 현상유니트(27)를 포함한다. 또한, 전사 후 상기 감광매체(21)에 잔류하는 토너를 제거하는 크리닝유니트(29)를 더 포함한다.

여기서, 도 1은 탠덤(tandem)형 칼라 프린터를 예로 들어 나타낸 것으로서, 상기 감광매체(21), 대전부재(23), 노광유니트(25), 현상유니트(27) 및 크리닝유니트(29)는 인쇄매체(M)의 급송 경로를 따라 각 칼라별로 구비되어 있다. 여기서, 각 칼라의 예로는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙을 포함한 네 종류의 칼라가 있다.

상기 노광유니트(25)는 각 칼라별로 마련된 복수의 감광매체(21) 각각에 광빔을 주사하는 광주사유니트(Light Scanning Unit; 이하, "LSU"라 한다) 등으로 구성되는 것으로, 상기 대전부재(23)에 의해 소정 전위로 대전된 상기 감광매체(21) 상에 잠상을 형성한다.

상기 현상유니트(27)는 이성분 현상방식에 의하여 상기 감광매체(21)에 토너를 공급하여, 상기 잠상에 대응되는 가시화상을 형성한다. 이 이성분 방식의 현상유니트(27)는 화상을 형성하는 토너와 상기 토너를 자기력에 의하여 운반하는 캐리어로 구성된 현상제를 이용하는 것으로, 상기 현상제로부터 상기 토너를 분리하여 감광매체(21)에 토너 화상을 형성한다. 이때, 분리되어 상기 감광매체(21)에 공급되는 토너량은 상기 현상유니트(27)에 인가되는 현상바이어스의 크기에 영향을 받는다.

상기 전사유니트(30)는 상기 복수의 감광매체(21)에 마주하게 배치되는 중간전사벨트(31)와, 이송경로를 통하여 이송되는 인쇄매체(M)를 사이에 두고 상기 중간전사벨트(31)와 마주하게 배치되는 전사롤러(33)를 포함한다. 따라서, 상기 복수의 감광매체(21) 각각에 형성된 가시화상은 일차적으로 상기 중간전사벨트(31)에 전사되고, 이어서 상기 중간전사벨트(31)에 전사된 화상이 이송되는 인쇄매체(M)에 전사된다.

상기 정착유니트(40)는 통과하는 인쇄매체(M)를 가압 및 가열함으로써, 상기 인쇄매체(M)에 전사된 화상을 상기 인쇄매체(M) 상에 정착시킨다.

또한, 상기 칼라 프린터(1)는 인쇄매체에 형성되는 화상의 농도를 제어하기 위하여, 상기 인쇄매체(M)에 인쇄될 화상의 농도를 검출하는 농도 검출기를 더 포함한다.

본 실시예는 상기 농도 검출기로서 상기 중간전사벨트(31)에 대향 배치되어 중간전사벨트(31)에 전사된 토너 농도를 감지하는 농도센서(60)를 예로 들어 나타내었다.

도 2를 참조하면, 상기 농도센서(60)는 광학식 센서로서, 중간전사벨트(31)를 향하여 광을 조사하는 광원(61)과, 상기 중간전사벨트(31)에서 반사된 광을 수광하여 광전변환하는 광검출기(63)를 포함한다. 상기 광원(61)은 발광소자(LED)나 발광 다이오드 등으로 구성되며, 상기 광검출기(63)는 포토 다이오드와 트랜지스터로 구성된 포토 트랜지스터를 포함할 수 있다.

상기 농도센서(60)는 상기 중간전사벨트(31) 상에 토너 화상으로 형성된 패치 패턴(P)으로부터, 수광한 광량에 근거하여 상기 패치 패턴(P)의 토너 농도를 검출한다.

이 패치 패턴(P)은 다음과 같은 방식으로 형성된다.

즉, 통상적 패치 패턴(P)은 인쇄 결과에 변화가 발생되었거나, 변화 발생이 예상되는 경우에 형성된다. 이 패치 패턴(P)은 화상형성 프로세스를 중단한 후 별도의 과정을 통하여 형성되거나, 인쇄 동작 중에 인쇄매체와 인쇄매체 사이의 여백 에 대응되는 중간전사벨트(31)의 소정 위치에 형성된다. 이 패치 패턴(P)은 프린터 본체 내에 저장된 화상 패턴으로 형성될 수 있다.

도 3은 패치 패턴의 예를 도시한 도면으로서, K₂₅는 25%, K₅₀은 50% 패턴, K₇₅는 75% 패턴, K₁₀₀은 100% 패턴을 나타낸 것이다. 여기서, 상기 K₁₀₀은 화상 농도의 조정에 사용되고, K₂₅, K₅₀ 및 K₇₅는 계조 특성의 조정에 사용된다.

상기 패치 패턴은 각 칼라별로 형성되는 것으로, 도 2에 도시된 농도센서에 의하여 그 각각의 농도가 검출되어, 칼라별로 화상 농도 조정이나 계조 특성의 조정에 사용된다.

도 4는 중간전사벨트에 형성된 패치 패턴을 농도센서(60)를 통하여 검출한 경우의 검출 파형의 일 예를 나타낸 것이다.

K₂₅ 내지 K₁₀₀의 패턴에 따라 상기 광검출기(도 2의 63)를 통하여 출력된 출력 전압 V_out의 변화로서 검출된다.

현상제 중의 토너 농도(토너 혼합비)가 높은 경우에는 토너 부착량이 늘어나게 되어, 상기 패치 패턴에서 반사되는 광량이 감소한다. 따라서, 출력 전압 값이 목표값 이하로 저하된다.

한편, 현상제 중의 토너 농도(토너 혼합비)가 낮은 경우에는 토너 부착량이 줄어든다. 따라서, 패치 패턴에서 반사되는 광량이 증가하여 출력전압이 목표값 보다 높아진다. 그러므로, 상기 출력 전압의 검출결과에 따라, 현상제에 포함되는 토 너 량을 조절함으로써 토너 농도를 조정할 수 있다.

도 2 내지 도 4는 농도센서로서 반사형 광학소자를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명에 적용되는 칼라 프린터에 있어서, 상기 농도센서로서 투과형 광학소자를 사용할 수 있다. 이 경우, 출력 전압의 파형은 도 4의 결과와 반대로 해석된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 농도 검출기는 상기한 농도센서에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 보호범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 블록도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하는 계수기(130)와, 제어부(150) 및 농도센서(160)를 포함한다. 상기 제어부(150)는 상기 계수기(130)를 통하여 계수된 화소 수에 대한 계수 결과에 근거하여 토너를 공급하도록 제어하는 토너공급 제어부(151)와, 화상 농도 조정을 제어하는 화상농도 제어부(155)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 토너 농도 제어 과정을 살펴보면, 호스트 컴퓨터(미도시) 등에서 제공된 화상 데이터는 화상처리부(110)에서 처리된다. 상기 화상처리부(110)는 계조 보정, 색재현 보정 등의 화상 처리를 수행한다. 화상 처리가 수행된 화상 데이터는 광주사유니트(LSU) 구동회로(120)에 입력된다. 상기 LSU 구동회로(120)는 입력된 화상데이터를 기초로 하여, LSU(140)를 구동하는 신호를 발생한다. 상기 계수기(130)는 상기 LSU 구동회로(120)로부터 구동신호를 입력받아, 온(On) 데이터 하드웨어적으로 계수한다. 본 실시예에서 상기 계수기(130)는 인쇄매체 1쪽 분량의 화상 데이터를 일 화상 데이터 단위로 계수한다.

상기 농도센서(160)는 감광체 또는 중간 전사체 상에 형성되는 소정 패치 패턴(P)의 농도를 검출한다. 여기서, 감광체와 중간 전사체 각각의 일 예로는 도 1를 참조하여 설명된 감광매체와, 중간 전사벨트가 있다. 또한, 상기 패치 패턴은 도 1을 참조하여 설명된 화상형성부에 의하여 형성된다.

도면번호 170은 토너 공급 구동원을 나타낸 것이다. 상기 토너 공급 구동원(170)은 상기 토너공급 제어부(151)에 의해 제어되며, 상기 현상유니트(도 1의 27)에 토너를 공급한다.

한편, 본 실시예에 있어서 토너 공급을 제어하기 위한 구성요소로서, 계수기(130)와, 토너공급 제어부(151)를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것으로 다양한 변형예가 가능하다.

상기 화상농도 제어부(155)는 소정 기간마다 상기 패치 패턴(P)의 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량을 조정함과 아울러, 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하도록 제어한다.

또한, 상기 화상농도 제어부(155)는 화상 농도를 조정하기 위하여 소정 기간마다 변경된 현상 바이어스를 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어한다. 여기서, 기준 현상 바이어스는 변경 전 현상 바이어스와 실질적으로 동일한 크기의 현상 바이어스일 수 있다. 또한, 상기 기준 현상 바이어스는 현상 조건에 따라 변경 전 현상 바이어스와 다르게 재설정된 현상 바이어스일 수 있다.

바람직하게는 현상 바이어스의 제어에 있어서, 상기 화상농도 제어부(155)는 상기 변경된 현상 바이어스가 토너 공급 구동원의 구동시간 조정에 따른 토너 공급 량이 목표 농도에 도달하기까지 소요되는 시간 동안 점진적으로 서서히, 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어한다. 이때, 상기 기준 현상 바이어스로의 복귀 시점은 현상위치에서 상기 토너 공급량 조정을 통한 화상의 농도가 목표 농도에 도달되는 시점인 것이 바람직하다. 자세한 설명은 도 7a 내지 도 7c를 참조하면서 후술하기로 한다.

또한, 상기 변경된 현상 바이어스는 현상위치에서 상기 소정 기간 동안 공급되는 토너의 누적량에 반비례하여 변화될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 제어방법은 인쇄 시작 후, 소정 매수 예컨대, 인쇄매체 1매에 대한 인쇄가 종료 되었는지 여부를 판단한다(S10). 이 과정에서 소정 매수에 대해 인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하며, 이 계수 결과에 근거하여 토너 공급량을 제어하면서 소정 매수에 대한 인쇄 종료시까지 화상형성 프로세스를 수행한다.

여기서, 인쇄 종료는 화상이 인쇄된 인쇄매체가 배출된 것을 의미하는 것이 아니라, LSU에 의하여 감광매체 정전잠상의 노광이 완료되었는지를 의미한다. 즉, 인쇄되는 화상에 대응되는 화소 수의 계수가 완료되었음을 의미한다.

단계 S10을 보다 구체적으로 살펴보면, 소정 매수의 인쇄종료가 완료된 경우, 계수기(130)를 통하여 계수한 화소 수를 읽어들인 후, 후술하는 토너 공급용 룩업테이블(Look-up Table; 이하, "LUT"라 한다)을 참조하여 토너 공급 구동원(170)의 구동시간을 결정한다. 이 과정에서 바로 이전에 검출된 패치 패턴의 농 도 검출 결과도 함께 이용된다. 이어서, 상기 토너 공급 구동원(170)을 구동 제어하여 토너 공급량을 제어한다.

이하, LUT 값의 활용 방법을 설명하기로 한다. 표１은 LUT의 구체적인 예를 나타낸 것이다.

		← 고농도					저농도 →
		농도센서 출력전압
도트	커버리지	0.5V	0.6V	0.7V	0.8V	0.9V	1.0V	1.1V
348025	1%	35ms	40ms	45ms	50ms	55ms	60ms	65ms
696051	2%	70ms	80ms	90ms	100ms	110ms	120ms	130ms
1044076	3%	105ms	120ms	135ms	150ms	165ms	180ms	195ms
1392101	4%	140ms	160ms	180ms	200ms	220ms	240ms	260ms
1740126	5%	175ms	200ms	225ms	250ms	275ms	300ms	325ms
2088152	6%	210ms	240ms	270ms	300ms	330ms	360ms	390ms
2436177	7%	245ms	280ms	315ms	350ms	385ms	420ms	455ms
2784202	8%	280ms	320ms	360ms	400ms	440ms	480ms	520ms
3132228	9%	315ms	360ms	405ms	450ms	495ms	540ms	585ms
3480253	10%	350ms	400ms	450ms	500ms	550ms	600ms	650ms
3828278	11%	385ms	440ms	495ms	550ms	605ms	660ms	715ms
4176304	12%	420ms	480ms	540ms	600ms	660ms	720ms	780ms
4524329	13%	455ms	520ms	585ms	650ms	710ms	780ms	845ms
4872354	14%	490ms	560ms	630ms	700ms	770ms	840ms	910ms
5220379	15%	525ms	600ms	675ms	750ms	825ms	900ms	975ms
5568405	16%	560ms	640ms	720ms	800ms	880ms	960ms	1040ms
5916430	17%	595ms	680ms	765ms	850ms	935ms	1020ms	1105ms
6264455	18%	630ms	720ms	810ms	900ms	990ms	1080ms	1170ms
6612481	19%	665ms	760ms	855ms	950ms	1045ms	1140ms	1235ms
6960506	20%	700ms	800ms	900ms	1000ms	1100ms	1200ms	1300ms
:	:	:	:	:	:	:	:	:
		A	B	C	D	E	F	G

표 1에 있어서, 도트는 인쇄되는 화상의 일매 분량의 화소수이며, 커버리지는 용지 전체의 면적에 대한 화소가 만드는 화상의 총면적의 비이다. 도트와 커버리지의 관계는 해상도와 용지 사이즈에 따라서 다르지만, 이 표에서는 해상도 600 dpi, 용지 사이즈 A4를 예로 들어 나타낸 것이다.

농도센서 출력전압은 농도센서의 출력전압으로 표 1에서는 0.5V 내지 1.1 V가 표시되고 있으며, 이들 각각에 대한 LUT 값을 A 내지 G로 표시하였다. 여기서, 0.5V는 고농도 상태를 나타내고, 1.1V는 저농도 상태를 나타내며, 농도센서 출력전압 내의 수치들은 토너 공급 구동원의 구동 시간을 나타낸 것이다.

표 1에 있어서, 패치 패턴의 농도 검출 결과가 0.8V인 경우, D열의 LUT를 사용해 토너 공급을 제어한다. 예를 들면, 인쇄하는 화상 데이터의 화소수가 1740126 도트(커버리지 5%에 해당)일 경우, 토너 공급 구동원을 구동하는 시간은 250ms가 된다. 이 LUT은 매 페이지 인쇄할 때마다 참조되지만, 패치 패턴의 형성에 따른 토너 소모를 줄이기 위하여 패치 패턴의 형성과 패치 패턴의 검출은 통상 50매 내지 100매 인쇄 당 1회 실행된다. 따라서, 패치 패턴을 검출하지 않는 인쇄 페이지에 대해서는 직전에 형성된 패치 패턴으로부터 도출된 LUT 값을 사용하여 토너 공급을 제어한다.

단계 S10에서 소정 매수에 대한 인쇄가 종료된 것으로 판별된 경우, LSU에 패치 패턴에 대응되는 이미지 데이터로 LSU(140)를 구동함으로써, 패치 패턴을 감광체 또는 중간 전사체 상에 형성한다(S20). 이어서, 농도센서(160)를 통하여 패치 패턴(P)의 농도를 검출한다.

그리고, 상기 패치 패턴의 농도 검출 결과에 기초하여 이후의 화소 수 계수 결과에 대한 토너 공급량을 조정한다(S40). 즉, 다음 페이지 이후의 토너 공급 조건에 사용되는 LUT 값을 결정한다. 예컨대, 표 1의 경우에 있어서, 토너 공급 조건에 사용되는 LUT 값을 A 내지 G열 중에서 어느 한 열의 값으로 결정한다.

이어서, 기준 농도와의 차이에 따른 현상 바이어스의 조정량을 결정하고, 이를 근거로 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정한다(S50).

또한, 본 발명은 소정 기간마다 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 단계(S60)를 포함한다. 여기서, 현상 바이어스의 복귀 제어에 있어서, 농도 검출 결과를 참작하여 점진적으로 서서히 현상 바이어스가 복귀되도록 제어한다. 그리고, 단계 S50에 이어서, 인쇄 종료 여부를 판단하고(S70), 인쇄가 종료되지 않은 경우는 단계 S10 내지 S60을 판별 조건에 따라 반복 수행한다.

이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면서, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치 및 그 제어방법에 따른 화상 농도 조정후의 농도, 현상 바이어스 및 공급 LUT의 변화를 살펴보기로 한다.

도 7a 내지 도 7c 각각은 인쇄매수 증가에 따른 패치 패턴의 농도 변화, 현상 바이어스 변화 및 공급 LUT 변화를 나타낸 것이다. 여기서, 패치 패턴에 대한 화상 농도를 검출하여 목표 농도(기준값) 보다 낮다고 판단된 시점을 t₁과 t₂로 나타내었으며, 표 1을 참조하여 표시하였다.

t₁시점에서 패치 패턴에 대한 농도 검출을 행한 결과, 목표 농도보다 낮다고 판단되면, 토너 공급 LUT를 표 1의 D열 데이터(LUT-D)로부터 F열 데이터(LUT-F)로 변경하는 동시에 현상 바이어스를 변경한다.

여기서, t₁ 시점에서 토너 공급 LUT를 변경하여 토너 공급 구동원(도 5의 170)의 구동시간을 조정하는 경우, 토너 공급량은 서서히 증가하게 되어 현상 위치에서 목표 농도값에 도달하기까지는 시간 지연(Δt)이 초래된다. 상기한 시간 지연(Δt)에는 토너 공급위치와 현상 위치 사이의 거리 차이에 따른 지연도 포함된다.

본 발명은 토너 공급 LUT를 변경함과 동시에 현상 바이어스를 변경함으로써, 상기한 시간 지연(Δt) 문제를 해소할 수 있다.

이하, 현상 바이어스 대한 토너량(M/A)의 관계가 도 8에 도시된 바와 같이 토너 농도에 따라서 변화하는 경우를 예로 들어, t₁ 시점에서의 현상 바이어스 변화량을 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 8은 현상 바이어스 대한 토너량(M/A)의 관계를 예시적으로 나타낸 것으로, 도면을 참조하면, 토너 농도가 8%인 경우 현상 바이어스 값 -360V에서 토너량은 0.8mg/cm²이다. 그리고, 토너량은 현상 바이어스 값의 크기에 비례하여 증감된다.

한편, 토너 농도가 7%인 경우는 동일 현상 바이어스 값 -360V에서 토너량은 0.7mg/cm²로 토너 농도 8%에 비하여 낮은 값을 가지고, 현상 바이어스 값 -405V에서 토너량은 0.8mg/cm²로서, 토너 농도 8% 및 현상 바이어스 값 -360V와 동일한 토너량을 가짐을 알 수 있다.

따라서, 현상 바이어스 이외의 다른 요소들에 의하여 토너 농도가 저하되고, 이를 상기 농도센서를 통하여 감지한 경우 현상 바이어스 값을 조절함으로써, 토너 농도가 저하됨을 감지한 시점에서 토너량을 조정할 수 있다.

표 2는 농도센서 출력전압과 현상 바이어스의 조정 전압량의 관계를 나타낸 것이다. 여기서, 농도센서의 출력전압은 전사유니트에 공급되는 토너량은 비례 관계에 있다. 따라서, 현재의 현상바이어스 값이 -360V인 경우를 예로 들어 살펴보면 토너량을 0.700mg/cm²에서 0.800mg/cm²으로 증가시키고자 하는 경우는 현상바이어스 전압을 -45V 만큼 조정하여 현상바이어스 값이 t₁ 시점에서 -405V가 되도록 하면 토너량이 0.1mg/cm² 만큼 증가된다.

농도센서 출력전압 (토너량(M/A))	현재의 현상 바이어스에 대한 조정 전압량
농도센서 출력전압 (토너량(M/A))	현재값 -320V	현재값 -340V	현재값 -360V	현재값 -380V	현재값 -400V
1.8V (0.600mg/cm²)	-78V	-84V	-90V	-96V	-102V
1.9V (0.633mg/cm²)	-65V	-70V	-75V	-80V	-85V
2.0V (0.637mg/cm²)	-52V	-56V	-60V	-64V	-68V
2.1V (0.700mg/cm²)	-39V	-42V	-45V	-48V	-51V
2.2V (0.733mg/cm²)	-26V	-28V	-30V	-32V	-34V
2.3V (0.767mg/cm²)	-13V	-14V	-15V	-16V	-17V
2.4V (0.800mg/cm²)	0V	0V	0V	0V	0V
2.5V (0.833mg/cm²)	13V	14V	15V	16V	17V
2.6V (0.867mg/cm²)	26V	28V	30V	32V	34V
2.7V (0.900mg/cm²)	39V	42V	45V	48V	51V

상기한 바와 같이, 현상 바이어스를 직접 조정하므로, 패치 패턴의 화상 농도는 시간 지연없이 t₁ 시점에서 조정된다.

이어서, t₁ 시점과 t₂ 시점 사이에서, 공급 LUT 값은 t₁ 시점에서 결정된 데이터(LUT-F)를 유지한다. 그러므로, 변경된 공급 LUT의 데이터(LUT-F)를 유지함에 따라서, 현상유니트 내의 현상제 농도가 점진적으로 조정되므로, 화상 농도가 증가하게 된다.

한편, 상기 화상농도 제어부(155)는 t₁ 시점과 t₂ 시점 사이에서, 현상 바이어스가 점차적으로 서서히 기준 현상 바이어스 값으로 되도록 제어한다. 즉, 토너 공급 구동원의 구동시간 조정에 따른 토너 공급량이 농도 목표값에 도달하는데 소요되는 시간(Δt)에 기준 현상 바이어스 값을 가지도록 제어한다.

예컨대, t₁ 시점과 t₂ 시점 사이를 여섯 구간으로 구획하고, 각 구간별로 -10V 또는 -5V씩 현상 바이어스를 줄여 t₁ 시점으로부터 Δt 이후에 기준 현상 바이어스(도 7b의 경우 -360V)가 되도록 제어함으로써, 상기 공급 LUT에 의하여 화상 농도가 증가하는 것을 상쇄시킬 수 있다.

따라서, t₁ 시점과 t₂ 시점 사이에서 화상 농도가 목표 농도에 근접한 값을 유지하도록 할 수 있다. 또한, 현상 바이어스는 소정 시간이 지난 시점에서 기준 현상 바이어스로 복귀하므로, 농도 패치 검출 후의 현상 바이어스 변이에 따른 화상 불량 초래를 방지할 수 있다.

이어서, t₂시점에서 패치 패턴에 대한 농도 검출을 행한 결과, 목표 농도보다 낮다고 판단되면, 토너 공급 LUT를 표 1의 F열 데이터(LUT-F)로부터 G열 데이터(LUT-G)로 변경하는 동시에 현상 바이어스를 변경한다. 예컨대, 현상 바이어스를 -360V에서 -375V로 변경한다. 이후의 과정은 앞서 설명된 바와 실질상 동일하므로 생략하기로 한다.

본 실시예에 있어서, 현상 바이어스를 서서히 복귀시키는 소정 기간으로서 인쇄 매수마다 행하는 방식을 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 다른 실시예로서, 인쇄하는 화상의 화소수의 계수값을 누적한 정보를 기초로 현상 바이어스의 복귀를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 소정의 화소 수 누적 계수값마다 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 상기 화상농도 제어부를 통하여 제어할 수 있다.

또 다른 실시예로서, 토너 공급량을 누적한 정보를 기초로 현상 바이어스의 복귀를 제어할 수 있다.

즉, 토너 누적 정보가 소정 상태에 이를 때마다 상기 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 상기 화상농도 제어부를 통하여 제어할 수 있다. 여기서, 상기 토너 공급량 누적 정보는 토너 공급 구동원의 구동시간 또는 동작 횟수를 누적함에 의하여 산출될 수 있다.

도 9는 누적 공급량의 변화에 따라 현상 바이어스를 조정 제어하는 경우를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 토너 공급 시간 또는 토너 공급 회수를 t₁ 시점에서부터 누적 계수하여 누적 공급량에 대한 정보를 획득한다. 그리고, 이 획득된 누적 공급량을 토너 농도 변화에 1 대 1로 대응시키면서 현상 바이어스를 조정 제어할 수 있다. 상기 누적 공급량은 t₂ 시점에서 리셋되고, 시간의 경과에 따라 다시 누적이 시작된다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 2는 도 1의 농도센서를 보인 도면.

도 3은 도 1의 중간전사벨트에 형성되는 패치 패턴의 예를 보인 도면.

도 4는 중간전사벨트에 형성된 패치 패턴을 농도센서를 통하여 검출한 경우의 검출 파형의 일 예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 블록도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도.

도 7a 내지 도 7c 각각은 인쇄매수 증가에 따른 패치 패턴의 농도 변화, 현상 바이어스 변화 및 공급 LUT 변화를 나타낸 그래프.

도 8은 일 예에 따른 현상 바이어스 대한 토너량(M/A)의 관계를 보인 그래프.

도 9는 누적 공급량의 변화에 따라 현상 바이어스를 조정 제어하는 경우를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20: 화상형성부 21: 감광매체

25: 노광유니트 27: 현상유니트

30: 전사유니트 31: 중간전사벨트

33: 전사롤러 40: 정착유니트

60, 160: 농도센서 61: 광원

63: 광검출기 110: 화상처리부

120: LSU 구동회로 130: 계수기

140: LSU 150: 제어부

151: 토너공급 제어부 155: 화상농도 제어부

Claims

인쇄될 화상의 농도를 검출하는 농도 검출기와;

상기 농도 검출기의 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량의 조정과 함께 현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 화상농도 제어부를 포함하며,

상기 화상농도 제어부는, 소정 기간마다 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 화상농도 제어부는,

상기 변경된 현상 바이어스가 토너 공급 구동원의 구동시간 조정에 따른 토너 공급량이 목표 농도에 도달하기까지 소요되는 시간 동안 점진적으로 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제3항에 있어서,

상기 변경된 현상 바이어스가 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되는 시점은 현상위치에서 상기 토너 공급량 조정을 통한 화상의 농도가 목표 농도에 도달되는 시점인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 변경된 현상 바이어스는,

현상위치에서 상기 소정 기간 동안 공급되는 토너의 누적량에 반비례하여 변화되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소정 기간은,

인쇄 매수, 인쇄 화상의 화소수를 누적한 계수값, 토너 공급량을 누적한 정보 중 적어도 어느 하나에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 토너 공급량 누적 정보는,

토너 공급 구동원의 구동시간 또는 동작 횟수를 누적함에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 농도 검출기는,

감광체 또는 중간 전사체 상에 형성되는 소정 패치 패턴으로부터 화상 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하는 계수기와;

상기 계수결과에 근거하여 토너를 공급하는 토너공급 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
인쇄될 화상의 농도를 검출하는 단계와;

상기 농도 검출 결과에 기초하여 토너 공급량을 조정하는 단계와;

현상 바이어스를 변경하여 화상 농도를 조정하는 단계와;

소정 기간마다 변경된 현상 바이어스가 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
삭제
제10항에 있어서,

상기 제어단계는,

상기 변경된 현상 바이어스가 토너 공급 구동원의 구동시간 조정에 따른 토너 공급량이 목표 농도에 도달하기까지 소요되는 시간 동안 점진적으로 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제12항에 있어서,

상기 변경된 현상 바이어스가 상기 기준 현상 바이어스로 복귀되는 시점은 현상 위치에서 상기 토너 공급량 조정을 통한 화상의 농도가 목표 농도에 도달되는 시점인 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 변경된 현상 바이어스는,

현상위치에서 상기 소정 기간 동안 공급되는 토너의 누적량에 반비례하여 변화되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제10항 또는 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소정 기간은,

인쇄 매수, 인쇄 화상의 화소수를 누적한 계수값, 토너 공급량을 누적한 정보 중 적어도 어느 하나에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 토너 공급량 누적 정보는,

토너 공급 구동원의 구동시간 또는 동작 횟수를 누적함에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제10항 또는 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 농도 검출단계는,

감광체 또는 중간 전사체 상에 소정 패치 패턴을 작성하고, 상기 패치 패턴의 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.
제10항 또는 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

인쇄되는 화상의 화소 수를 계수하고, 상기 계수결과에 근거하여 토너 공급량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 제어방법.